Page 4 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 第 2 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 2
2026 年 2 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Feb., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2024-0511

大尺度复杂环境下的强爆炸冲击波

传播数值模拟技术研究 *

寿列枫 ，祝文军 ，李秦超 ，马 龙 ，姚成宝 2
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（1. 北京理工大学机电学院，北京 100081；
2. 西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应全国重点实验室，陕西 西安 710024；
3. 中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳 621999）

摘要： 为实现大尺度复杂空间范围内强爆炸冲击波的高效数值模拟，基于扩散界面多组分模型，建立适用于极端
条件、任意多介质相互作用的可压缩多相流数值方法，并结合人工智能技术，提出一种具有 MUSCL-THINC-BVD 特征
且兼具鲁棒性、低耗散、高效率的重构方法。该方法能够在激波、接触间断和物质界面等关键区域自适应选择最优重
构方式，实现全局数值耗散最小化，同时较传统 BVD（boundary variation diminishing）框架下的格式具有更高的计算效
率。进一步结合全球地理信息系统，发展了自动化几何建模与网格剖分技术、网格自适应及大规模并行计算方法，从
而能够高效处理网格规模达数十亿、压力范围覆盖 10 ～10 Pa、模拟区域不小于 10 km 的大尺度复杂城市环境中的强
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爆炸冲击波问题。通过对复杂地形及真实城市建筑条件下冲击波传播过程的完整数值模拟，验证了该数值方法的可靠性。
关键词： 多相流；重构方法；爆炸冲击波；真实地形；局部城市
中图分类号： O382 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Numerical schemes of intensive blast wave propagation
in large scale complex enviroments

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1,2
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SHOU Liefeng , ZHU Wenjun , LI Qinchao , MA Long , YAO Chengbao 2
（1. School of Mechatronics Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;
2. National Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect,
Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an 710024, Shaanxi , China;
3. Institude of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621999, Sichuan, China）

Abstract: A compressible multiphase flow numerical scheme, induced from the multi- component diffuse interface model
with arbitrary number of materials, is established to simulate the interaction between distinct materials under extreme
conditions. A robust, low dissipation and high efficiency reconstruction method, the MTBVD (muscl thinc boundary variation
diminishing), is proposed with the aid of artificial intelligence technology, which can adaptively select the most suitable
reconstruction method in the essential regions such as shock wave, contact discontinuity and material interface, and can
achieve the minimum global numerical dissipation. Furthermore, it has a higher computational efficiency than the traditional
BVD (boundary variation diminishing) scheme. The automatic geometric modeling and grid meshing based on global
geographic information system, adaptive mesh refinement and large-scale parallel computing method are established to realize
the whole numerical simulation of shock wave propagation in complex terrain and real urban environments. Our schemes
allows for the effective simulation of intense blast wave scenarios on a large scale within intricate urban settings, employing
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billions of meshes, a pressure spectrum ranging from 10 Pa to 10 Pa, and a minimum spacing size of 10 km. We have

* 收稿日期： 2024-12-30；修回日期： 2025-06-04
第一作者： 寿列枫（1980－ ），男，博士研究生，副研究员，shouliefeng@nint.ac.cn
通信作者： 姚成宝（1984－ ），男，博士，副研究员，yaocheng@pku.edu.cn

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